Ly trích sắt từ cây rau ngót làm vi lượng bổ sung thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC  LÂM THỊ THANH DIỄM LY TRÍCH SẮT TỪ CÂY RAU NGÓT LÀM VI LƢỢNG BỔ SUNG THỰC PHẨM LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC LY TRÍCH SẮT TỪ CÂY RAU NGÓT LÀM VI LƢỢNG BỔ SUNG THỰC PHẨM LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện TS. TRƢƠNG VĨNH LÂM THỊ THANH DIỄM KS. LÊ HỒNG PHƢỢNG KHÓA: 2002 - 2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 9/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY EXTRACTION OF IRON IN Sauropus androgynus (L.) Merrill AS MICROCOMPONENT FOOD ADDITIVES GRADUATION THESIS MAJOR: BIOTECHNOLOGY Professor Student Dr. TRUONG VINH LAM THI THANH DIEM LE HONG PHUONG TERM: 2002 - 2006 HCMC, 9/2006 iv LỜI CẢM ƠN Để có đƣợc thành quả ngày hôm nay, trƣớc tiên, con xin cảm ơn bố mẹ và gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để con có thể yên tâm học tập, nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trƣơng Vĩnh và KS Lê Hồng Phƣợng đã đƣa tôi đến với đề tài, tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ sinh học, các thầy cô của Bộ môn cùng tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt bốn năm Đại học vừa qua. Để có thể hoàn thành khóa luận này, tôi trân trọng cảm ơn các Thầy Cô, các Anh Chị trong Trung Tâm Rau Quả và Trung Tâm Thí Nghiệm Hoá Sinh Trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã hết lòng giúp đỡ và chỉ dẫn cho tôi những kinh nghiệm quý báu. Các gƣơng mặt thân thƣơng của lớp Công Nghệ Sinh Học 28, cảm ơn các bạn đã giúp đỡ và sát cánh cùng tôi trong suốt quãng đời đại học. Một lần nữa, xin gởi đến tất cả các thầy cô, các anh chị, các bạn và tất cả những ngƣời thân yêu đã luôn bên cạnh và giúp đỡ tôi lòng biết ơn chân thành nhất. Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng 9/2006 Sinh viên Lâm Thị Thanh Diễm v TÓM TẮT Lâm Thị Thanh Diễm, Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh. Tháng 9/2006. “Ly trích sắt từ các loại rau trong tự nhiên làm vi lƣợng bổ sung thực phẩm”. Hội đồng hƣớng dẫn: TS. TRƢƠNG VĨNH KS. LÊ HỒNG PHƢỢNG Bệnh thiếu máu do thiếu Fe là một trong những loại bệnh thiếu vi chất dinh dƣỡng ảnh hƣởng nhiều đến sức khoẻ cộng đồng. Chƣơng trình phòng chống thiếu máu do thiếu Fe của Bộ Y Tế hiện nay ngoài việc cung cấp viên Fe cho phụ nữ có thai còn đề nghị bổ sung Fe vào một số loại thực phẩm thƣờng dùng. Trong đề tài này chúng tôi thử nghiệm trích ly Fe từ rau ngót làm vi lƣợng bổ sung thực phẩm. Chúng tôi chọn cây rau ngót vì đây là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm rất phù hợp với ngƣời dân Việt Nam. Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu khối đầy đủ. Đầu tiên khảo sát ảnh hƣởng của thời gian, vật liệu/nƣớc, nhiệt độ bằng các phƣơng hấp, nấu, xay đến quá trình trích ly chất tan. Với thí nghiệm trên chọn ra phƣơng pháp cho HSTL và nồng độ chất tan cao nhất làm thông số cho qui trình trích ly đề nghị và làm thông số cho qui trình trích ly Fe. Các chỉ tiêu theo dõi là HSTL và nồng độ chất tan, HSTL Fe, ẩm độ sau khi sấy thăng hoa. Các số liệu đƣợc xử lý bằng chƣơng trình Statgraphic vers 7.0 và Microsoft Excel 2003. Các phân tích gồm phƣơng sai ANOVA, LSD. Việc phân tích HSTL và nồng độ chất tan, HSTL Fe đuợc tiến hành rất nhiều lần. Kết quả cho thấy : Phƣơng pháp hấp: Tỷ lệ vật liệu/nƣớc, thời gian và nhiệt độ đều ảnh hƣởng có ý nghĩa đến HSTL và nồng độ chất tan (p<0.05). HSTL và nồng độ chất tan cao nhất là 84.0162% và 1.1808% ở tỉ lệ vật liệu/nƣớc 0.125, thời gian 7 phút và nhiệt độ 100oC. vi Phƣơng pháp nấu: Thời gian ảnh hƣởng không có sự khác biệt đến HSTL và nồng độ chất tan (p>0.05). HSTL và nồng độ chất tan cao nhất là 47.4946 % và 1.2015% ở tỉ lệ vật liệu/nƣớc là 0.125, thời gian 12 phút. Phƣơng pháp xay: Tỷ lệ vật liệu/nƣớc ảnh hƣởng có ý nghĩa đến HSTL và nồng độ chất tan (p<0.05). HSTL và nồng độ chất tan cao nhất là 95.7287% và 3.0063% ở tỉ lệ vật liệu/nƣớc là 0.285, thời gian xay là 3 phút. So sánh 3 phƣơng pháp trích ly cho thấy phƣơng pháp xay cho HSTL và nồng độ chất tan cao nhất. Vì thế chọn phƣơng pháp xay với tỉ lệ vật liệu/nƣớc là 0.285 và thời gian xay là 3 phút làm thông số cho qui trình trích ly Fe đề nghị. Nhận xét về sản phẩm bột rau ngót có chứa Fe khi dùng với mì gói cho kết quả rất khả quan, thí nghiệm khảo sát với 12 ngƣời thì có 11 ngƣời thích sản phẩm này vì nƣớc ngọt, có mùi thơm của rau ngót giúp chúng ta khi dùng đỡ ngán hơn mì không bổ sung. vii MỤC LỤC CHƢƠNG TRANG Lời cảm ơn .................................................................................................................... iv Tóm tắt .......................................................................................................................... v Mục lục ......................................................................................................................... vii Danh sách các bảng ...................................................................................................... .xi Danh sách các hình ....................................................................................................... xii Danh sách các chữ viết tắt .......................................................................................... .xiii CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1 1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1 1.2. Mục dích đề tài ...................................................................................................... 2 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 3 2.1 Một số khái niệm cơ bản về quá trình trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật .... 3 2.1.1 Khái niệm về trích ly ....................................................................................... 3 2.1.2 Phạm vi sử dụng quá trình ............................................................................. 4 2.1.3 Một số yêu cầu cơ bản đối với các chất trích ly ra từ nguyên liệu thực vật .. 4 2.1.4 Phƣơng pháp trích ly ....................................................................................... 4 2.1.4.1 Chọn dung môi ......................................................................................... 4 2.1.4.2 Cách trích và dụng cụ trích ....................................................................... 5 2.1.5 Những nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình trích ly ............................................ 6 2.1.5.1 Loại dung môi .......................................................................................... 7 2.1.5.2 Nồng độ dung môi chiết suất .................................................................. 7 2.1.5.3 Kích thƣớc vật liệu ................................................................................. 7 2.1.5.4 Nhiệt độ trích ly ....................................................................................... 8 2.1.5.5 Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi dùng trong trích ly ......................... 8 2.1.5.6 Thời gian trích ly ..................................................................................... 8 2.2 Vài nét về các loại rau có nhiều sắt ........................................................................ 9 2.2.1 Cây rau ngót ................................................................................................... 9 2.2.1.1 Tên gọi ..................................................................................................... 9 2.2.1.2 Nguồn gốc và các thành phần có trong rau ngót ..................................... 9 2.2.2 Cây rau muống ............................................................................................... 9 viii 2.2.2.1 Tên gọi ..................................................................................................... 9 2.2.2.2 Nguồn gốc và các thành phần có trong rau muống ................................. 9 2.2.3 Cây rau rút ....................................................................................................... 10 2.2.3.1 Tên gọi ...................................................................................................... 10 2.2.3.2 Nguồn gốc và các thành phần có trong rau rút ........................................ 10 2.3 Fe ............................................................................................................................ 10 2.3.1 Giới thiệu về sắt .............................................................................................. 10 2.3.1.1 Cấu tạo nguyên tử sắt .............................................................................. 10 2.3.1.2 Tính chất vật lý ....................................................................................... 10 2.3.1.3 Tính chất hóa học ..................................................................................... 10 2.3.1.4 Tính chất của Fe 2+ ................................................................................... 11 2.3.2 Vai trò của Fe trong cơ thể .............................................................................. 11 2.3.3 Sự hấp thu Fe vào cơ thể ................................................................................. 11 2.3.4 Các loại khẩu phần ăn ..................................................................................... 11 2.3.5 Cơ chế hấp thu Fe vào cơ thể .......................................................................... 12 2.3.6 Ảnh hƣởng của bệnh thiếu máu do thiếu Fe ................................................... 12 2.3.7 Hậu quả của việc dƣ thừa Fe trong cơ thể....................................................... 13 2.3.8 Nhu cầu Fe trong cơ thể ................................................................................. 13 2.3.9 Sự mất Fe trong cơ thể .................................................................................... 13 2.3.10 Tính toán lƣợng Fe cần bổ sung vào khẩu phần ăn....................................... 14 2.3.11 Các biện pháp phòng chống thiếu máu dinh dƣỡng ..................................... 15 2.4 Sấy .......................................................................................................................... 15 2.4.1 Định nghĩa ....................................................................................................... 15 2.4.2 Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu ẩm ........................................................... 15 2.4.2.1 Liên kết hóa học ....................................................................................... 15 2.4.2.2 Liên kết hóa lý .......................................................................................... 15 2.4.2.3 Liên kết cơ lý ............................................................................................ 16 2.5 Sấy thăng hoa.......................................................................................................... 16 2.5.1. Nguyên lý chung ............................................................................................ 16 2.5.2. Cấu tạo của máy sấy thăng hoa ...................................................................... 18 2.5.3. Ƣu nhƣợc điểm của phƣơng pháp sấy thăng hoa ........................................... 22 2.5.4. Ứng dụng của phƣơng pháp sấy thăng hoa .................................................... 22 ix 2.5.5. Máy sấy thăng hoa đƣợc sử dụng trong nghiên cứu ...................................... 23 2.5.5.1. Cấu tạo của máy lyopro 6000 ................................................................ 23 2.5.5.2. Các bƣớc vận hành máy .......................................................................... 24 CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP ......................................................... 25 3.1 Bố trí thí nghiệm ..................................................................................................... 25 3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................... 25 3.1.2 Nguyên liệu ..................................................................................................... 25 3.1.3 Các thiết bị sử dụng ......................................................................................... 25 3.2 Phƣơng pháp ........................................................................................................... 26 3.2.1 Mô tả qui trình sản xuất chung ....................................................................... 26 3.2.2 Mô tả các phƣơng pháp trích ly ..................................................................... 26 3.2.2.1 Phƣơng pháp hấp .................................................................................... 26 3.2.2.2 Phƣơng pháp nấu ..................................................................................... 26 3.2.2.3 Phƣơng pháp xay ..................................................................................... 26 3.2.3 Nội dung tiến hành thí nghiệm ........................................................................ 27 3.2.3.1 Thí nghiệm 1: Dùng phƣơng pháp hấp khảo sát ảnh hƣởng của thời gian và tỉ lệ vật liệu/nƣớc đến quá trình trích ly chất tan và nồng độ chất tan ............ 27 3.2.3.2 Thí nghiệm 2: Dùng phƣơng pháp hấp khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly chất tan và nồng độ chất tan. ............................................. 28 3.2.3.3 Thí nghiệm 3: Dùng phƣơng pháp nấu khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình trích ly chất tan và nồng độ chất tan. ............................................. 29 3.2.3.4 Thí nghiệm 4: Dùng phƣơng pháp xay khảo sát ảnh hƣởng của tỉ lệ vật liệu/nƣớc đến quá trình trích ly chất tan. .............................................................. 29 3.2.3.5 Thí nghiệm 5: Chọn tỉ lệ vật liệu/nƣớc, thời gian cho HSTL và nồng độ chất tan cao nhất ở các thí nghiệm trên làm thông số cho quy trình trích ly hàm lƣợng Fe. .............................................................................................................. 30  Thí nghiệm 5a ............................................................................................. 30  Thí nghiệm 5b ............................................................................................. 30  Thí nghiệm 5c ............................................................................................. 30 3.3 Phƣơng pháp xác định các chỉ số ........................................................................... 31 3.3.1 Các chỉ số của vật liệu ..................................................................................... 31 3.3.2 Chỉ tiêu theo dõi trong các thí nghiệm ............................................................ 31 x 3.3.2.1 Tính HSTL chất tan và nồng độ chất tan ................................................. 31 3.3.2.2 Tính HSTLFe(%) ...................................................................................... 32 3.3.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu .............................................................................. 32 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 33 4.1 Thí nghiệm 1 ........................................................................................................... 33 4.2 Thí nghiệm 2 ........................................................................................................... 36 4.3 Thí nghiệm 3 ........................................................................................................... 38 4.4 Thí nghiệm 4 ........................................................................................................... 40 4.5 Thí nghiệm 5 ........................................................................................................... 42 4.5.1 Thí ngiệm 5a ................................................................................................... 42 4.5.2 Thí nghiệm 5b ................................................................................................. 42 4.5.3 Thí nghiệm 5c ................................................................................................. 43 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................... 47 5.1 Kết luận................................................................................................................... 47 5.2 Đề nghị ................................................................................................................... 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 49 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 50 xi DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Nhu cầu Fe khuyến nghị cho ngƣời Việt Nam ........................................... 14 Bảng 2.2: Liệt kê chi tiết về kỹ thuật của máy ............................................................ 24 Bảng 4.1: Hiệu suất trích ly và nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình hấp lần 1 . .33 Bảng 4.2: Hiệu suất trích ly và nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình hấp lần 2. 33 Bảng 4.3: Hiệu suất trích ly và nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình hấp lần 3. 34 Bảng 4.4: Kết quả trung bình HSTL và nồng độ dựa vào vật liệu/nƣớc ..................... 35 Bảng 4.5: Kết quả trung bình HSTL và nồng độ dựa vào thời gian ............................ 35 Bảng 4.6: Hiệu suất trích ly và nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình hấp lần 1 . .36 Bảng 4.7: Hiệu suất trích ly và nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình hấp lần 2. 36 Bảng 4.8: Hiệu suất trích ly và nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình hấp lần 3. 36 Bảng 4.9: Kết quả trung bình HSTL và nồng độ dựa vào nhiệt độ ............................. 37 Bảng 4.10: So sánh HSTL và nồng độ chất tan thu đƣợc ở 3 nhiệt độ 100, 110 và 120 o C. .......................................................................................................................... 37 Bảng 4.11: Hiệu suất trích chất tan thu đƣợc trong quá trình nấu (%) ........................ 38 Bảng 4.12 : Nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình nấu (%). ............................... 38 Bảng 4.13: Kết quả trung bình HSTL và nồng độ chất tan thu đƣợc dựa vào thời gian ..................................................................................................................................... 39 Bảng 4.14: HSTL chất tan thu đƣợc trong quá trình xay (%). .................................... 40 Bảng 4.15: Nồng độ chất tan thu đƣợc trong quá trình xay (%) ................................. 40 Bảng 4.16: Kết quả trung bình của HSTL và nồng độ chất tan thu đƣợc dựa vào tỉ lệ vật liệu/nƣớc ................................................................................................................ .41 Bảng 4.17: Kết quả ẩm độ cấp đông 24h ở nhiệt độ -20oC và -70oC, sấy thăng hoa trong 24h ...................................................................................................................... .44 Bảng 4.18: Kết quả ẩm độ cấp đông 24h ở -20oC, sấy thăng hoa trong 39h .............. .44 xii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1 Các công đoạn chủ yếu của quá trình trích ly .............................................. .3 Hình 2.2 Tủ sấy Memmert ........................................................................................... 16 Hình 2.3 : Biểu diễn đồ thị chuyển pha của nƣớc trên tọa độ p – t ............................ 17 Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa chu kỳ sử dụng trong công nghiệp thực phẩm (G.I. Lappa – Stajenhexki). ......................................................................................... 29 Hình 2.5: Cấu tạo của bình thăng hoa. ........................................................................ 20 Hình 2.6: Cấu tạo bình ngƣng – đóng băng ................................................................. 20 Hình 2.7: Nguyên lý cấu tạo của máy sấy thăng hoa làm việc gián đoạn. .................. 21 Hình 2.8: Nguyên lý cấu tạo của máy sấy thăng hoa làm việc liên............................. 21 Hình 2.9: Máy sấy thăng hoa lyopro 6000 .................................................................. 23 Hình 3.1 Lá rau ngót .................................................................................................... 25 Hình 3.2 Quy trình sản xuất sản phẩm đề nghị ........................................................... 26 Hình 3.3 Nồi hấp áp suất ............................................................................................. 28 Hình 4.1: HSTL chất tan trong 3 lần lặp lại. ............................................................... 34 Hình 4.2: Nồng độ chất tan trong 3 lần lặp lại. ........................................................... 35 Hình 4.3: Biểu diễn HSTL chất tan thu đƣợc trong 3 lần lặp lại ở 110oC và 120oC. .. 36 Hình 4.4: Biểu diễn nồng độ chất tan thu đƣợc trong 3 lần lặp lại ở 110oC và 120oC. ..................................................................................................................................... 37 Hình 4.5: Biểu đồ biểu diễn HSTL chất tan thu đƣợc ở 4, 8, 12 phút......................... 39 Hình 4.6: Biểu đồ biểu diễn nồng độ chất tan thu đƣợc ở 4, 8, 12 phút...................... 39 Hình 4.7: Biểu đồ biểu diễn HSTL thu đƣợc dựa vào tỉ lệ vật liệu/nƣớc ................... 41 Hình 4.8: Biểu đồ biểu diễn nồng độ chất tan thu đƣợc dựa vào tỉ lệ vật liệu/nƣớc. .. 41 Hình 4.9: Dịch trƣớc khi bảo quản .............................................................................. 43 Hình 4.10: Dịch sau khi bảo quản 1 tháng. ................................................................. 43 Hình 4.11: Sản phẩm cấp đông -20oC, -70oC trong 24h, sấy thăng hoa trong 24h. ... 44 Hình 4.12: Sản phẩm cấp đông 24h ở -20oC, sấy thăng hoa trong 39h ...................... 45 Hình 4.13: Fe thu đƣợc sau khi sấy làm vi lƣợng bổ sung thực phẩm ........................ 45 xiii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Fe: Sắt. HSTL: Hiệu suất trích ly. Cm: Nồng độ chất tan. NT: nghiệm thức. VL: vật liệu. CDC: trung tâm giám sát bệnh tật hoa kỳ. Cộng tác viên: ctv. td: trích dẫn. 1 CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Thiếu máu dinh dƣỡng là một trong bốn bệnh dinh dƣỡng quan trọng trên ngƣời đƣợc thế giới rất quan tâm. Đây là loại thiếu vi chất dinh dƣỡng thƣờng gặp ở các nƣớc đang phát triển. Theo tổ chức y tế thế giới vào năm 1980 có khoảng 700 – 800 triệu ngƣời thì đến năm 1992 số ngƣời bị thiếu máu đã lên tới 2,2 tỷ ngƣời và số ngƣời bị thiếu Fe thật sự nhƣng chƣa bộc lộ bệnh thiếu máu còn cao hơn nhiều vì thiếu máu chỉ là giai đoạn cuối của quá trình thiếu sắt (Fe) tƣơng đối dài. Riêng ở Việt Nam, với sự giúp đỡ của UNICEF và trung tâm giám sát bệnh tật Hoa Kỳ (CDC), một cuộc điều tra toàn quốc về thiếu máu dinh dƣỡng vào năm 1995 cho biết tỷ lệ mắc bệnh là 50% ở phụ nữ có thai, 60% ở trẻ em dƣới 2 tuổi. Nếu không có sự can thiệp của y tế và chƣơng trình phòng chống quốc gia thì tỷ lệ này không dừng lại ở đây. Thiếu máu do nhiều nguyên nhân khác nhau: - Nhiễm kí sinh trùng. - Mất máu. - Bệnh lý về huyết sắc tố. - Thiếu dinh dƣỡng. Nguyên nhân thƣờng gặp nhất là lƣợng Fe cung cấp từ việc ăn uống không đủ nhu cầu hằng ngày. Thiếu máu do thiếu Fe ảnh hƣởng nhiều đến sức khỏe con ngƣời, là một rào cản cho sự phát triển kinh tế của đất nƣớc. Do vậy, để ngăn ngừa tình trạng thiếu máu do thiếu Fe chúng ta phải: - Tăng cƣờng Fe vào thực phẩm. - Cải thiện chế độ ăn uống. - Cho uống viên Fe đối với đối tƣợng có nguy cơ cao. Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc kết hợp giữa y tế và dinh dƣỡng với sự giúp đỡ của khoa học công nghệ đã giúp đỡ con ngƣời ngăn ngừa đƣợc nhiều loại bệnh. Việt nam là nƣớc nông nghiệp có nhiều loại rau, nhiều cây hoa màu, cây lƣơng thực. . . . Trong rau có chứa nhiều nguyên tố vi lƣợng, do đó việc trích ly Fe từ các loại rau có thể giúp cho chúng ta phần nào cải thiện đƣợc tình trạng thiếu 2 máu do thiếu Fe. Nƣớc ta cũng đã nghiên cứu bổ sung Fe vào nƣớc mắm, bánh bích qui. Để đáp ứng một phần nào nhu cầu thực phẩm dinh dƣỡng cung cấp cho xã hội đƣợc sự phân công của Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, với sự hƣớng dẫn của TS Trƣơng Vĩnh và KS Lê Hồng Phƣợng, chúng tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Ly trích sắt từ cây rau ngót làm vi lƣợng bổ sung thực phẩm”. 1.2. Mục đích đề tài - Thu đƣợc chế phẩm Fe ở dạng lỏng và rắn. - Xây dựng đƣợc qui trình trích ly Fe. 3 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Một số khái niệm cơ bản về quá trình trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật 2.1.1 Khái niệm về trích ly Quá trình tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp nhờ dung môi, trong đó dung môi này hòa tan chọn lọc một số chất trong hỗn hợp gọi là trích ly hay nói cách khác quá trình trích ly dựa trên cơ sở độ hòa tan không đồng nhất của các chất có trong hỗn hợp dung môi này hay dung môi khác. Trích ly các chất hòa tan trong chất lỏng gọi là trích ly lỏng, trích ly trong chất rắn gọi là trích ly rắn. Trích ly là quá trình khuếch tán. Trích ly ở nhiệt độ trong phòng, không có đảo trộn xảy ra do khuếch tán phân tử, khi đun nóng hoặc có khuấy trộn gọi là khuếch tán đối lƣu. (Trần Minh Tâm,1998) Hiệu số nồng độ các chất hòa tan ở hai pha tiếp xúc nhau là động lực của quá trình. Chất tan chuyển dời về phía nồng độ nhỏ từ pha này sang pha khác (từ pha lỏng này sang pha lỏng khác, hoặc từ pha rắn sang pha lỏng). Khi sự chênh lệch nồng độ lớn, lƣợng chất trích ly tăng. Quá trình đƣợc tiến hành theo sơ đồ các công đoạn chủ yếu nhƣ Hình 2.1 Hình 2.1: Các công đoạn chủ yếu của quá trình trích ly. Nguyên vật liệu Hỗn hợp nguyên vật liệu và dung môi Tách pha Tách dung môi Sản phẩm trích ly Dung môi 4 2.1.2 Phạm vi sử dụng quá trình Trích ly nhằm mục đích khai thác và thu nhận sản phẩm từ các nguyên liệu dạng lỏng (dung dịch), dạng rắn ( nhƣ hạt dầu, các nguyên liệu tinh dầu, các loại củ cải nhƣ củ cải đƣờng, trích ly mía), hoặc hỗn hợp lỏng – rắn. Ngoài ra, trích ly còn nhằm mục đích chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo. 2.1.3 Một số yêu cầu cơ bản đối với các chất trích ly ra từ nguyên liệu thực vật Dù xuất phát từ loại nguyên vật liệu nào thì các sản phẩm trích ly ra – muốn tồn tại trên thị trƣờng – phải đạt một số yêu cầu cơ bản sau: - Hàm lƣợng hoạt chất cao và ổn định. - Có tác dụng tốt trong sử dụng. - Dễ sử dụng và dễ bảo quản. Muốn đạt các yêu cầu trên, đòi hỏi ngƣời nghiên cứu phải có sự hiểu biết về các lĩnh vực có liên quan, ví dụ: Hiểu biết về các phƣơng pháp trích ly cơ bản, các phƣơng pháp phân tích hóa học, cấu trúc thành phần hỗn hợp,các thiết bị có liên quan cần sử dụng, các điều kiện cần của môi trƣờng phân tích. Hiểu biết về loại nguyên liệu, đặc điểm sinh học, phƣơng pháp và kỹ thuật sơ chế, bảo quản và chế biến nguyên liệu. Trên cơ sở hiểu biết ấy và trên những kết quả thu đƣợc trong quá trình nghiên cứu ta có thể xây dựng đƣợc qui trình chế biến các sản phẩm trích ly, xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật hầu mong đƣa vào thực tế sản xuất. 2.1.4 Phƣơng pháp trích ly Phƣơng pháp trích ly bao gồm: - Chọn cách trích ly. - Chọn dụng cụ trích ly. - Chọn dung môi. 2.1.4.1 Chọn dung môi Mỗi loại hợp chất có độ hòa tan khác nhau trong từng dung môi và việc chọn dung môi thích hợp cho một phƣơng pháp trích ly là điều cần thiết. Dung môi sử dụng cần phải đáp ứng các yêu cầu sau: - Phải có tính hòa tan chọn lọc, tức là hòa tan tốt các chất cần tách mà không đƣợc hoà tan hoặc hoà tan ít các chất khác. 5 - Không có tác dụng hóa học với các cấu tử của dung dịch. - Không phá hủy thiết bị. - Nếu trích ly lỏng yêu cầu khối lƣợng riêng của dung môi khác xa với khối lƣợng riêng của dung dịch. - Không bị biến đổi thành phần khi bảo quản. - Rẻ tiền, dễ kiếm. - Dung môi phải đƣợc tách ra sau quá trình trích ly bằng phƣơng pháp đun nóng, chƣng cất hoặc sấy. Sau khi tách không để mùi vị lạ và không gây độc cho sản phẩm (Lê Bạch Tuyết, 1996). Tuy nhiên, đôi khi nghiên cứu mà ta chƣa biết chắc thành phần hóa học của nguyên liệu ngƣời ta tiến hành thí nghiệm cổ điện nhất là thăm dò (thí nghiệm khảo sát). 2.1.4.2 Cách trích và dụng cụ trích Có nhiều loại thiết bị trích ly: gián đoạn một bậc hoặc nhiều bậc, liên tục, tổ hợp một số nhóm thiết bị, chúng còn khác nhau về hình dáng, khác nhau về cơ cấu vận chuyển vật liệu và dung môi trong thiết bị, cơ cấu khuấy đảo, độ phức tạp của thiết bị.Tuy nhiên, thiết bị sử dụng để trích ly một nguyên liệu nào đó phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Trích ly triệt để các cấu tử ra khỏi hỗn hợp. - Đảm bảo trích ly ngƣợc chiều giữa dung môi và vật liệu. - Tổn thất trong bã nhỏ nhất, nồng độ dung dịch cao, chất lƣợng tốt để tiết kiệm các khâu tiếp theo. - Cấu tạo đơn giản, không phức tạp, dễ lắp ráp sửa chữa, dễ thao tác. (Lê Bạch Tuyết, 1996) Trong thực tế ngƣời ta sử dụng phổ biến hai cách trích ly sau: trích ly ở nhiệt độ nhiệt độ thƣờng và trích ly nóng. * Trích ly ở nhiệt độ thƣờng Có hai phƣơng pháp: - Trích ly ngấm kiệt. - Trích ly phân đoạn. Phƣơng pháp trích ly ngấm kiệt cho kết quả tốt hơn trích ly phân đoạn do trích ly đƣợc nhiều hoạt chất và ít dung môi, giảm sức lao động, tăng năng suất. 6 * Trích ly nóng Tùy thuộc vào loại dung môi đƣợc sử dụng, ngƣời ta áp dụng các phƣơng pháp trích ly khác nhau. Nếu dung môi là chất bay hơi thì áp dụng cách trích ly liên tục hoặc trích ly hồi lƣu. Nếu dung môi là nƣớc thì áp dụng cách sắc hoặc hãm phân đoạn. - Dụng cụ trích ly liên tục thông dụng là bình soxhlet. - Dụng cụ trích ly hồi lƣu thông dụng là bình sinh hàn. Theo N.L Allinger (1973) đối với trích ly nóng hồi lƣu thì nên trích ly phân đoạn ít nhất là 2 lần để trích ly hết hoạt chất. Ngoài ra, ngƣời ta còn phát minh ra những phƣơng pháp trích ly mới nhƣ : - Trích ly ở áp suất thấp trong chân không. - Trích ly ở áp suất cao. - Trích ly với tác dụng của siêu âm. - Trích ly với tác dụng của chất hoạt điện. Nhƣng phƣơng pháp này thực chất là phƣơng pháp ngâm hay ngấm kiệt nhƣng có sự kết hợp với những tác nhân nhƣ áp suất, siêu âm, chất hoạt điện. Trong đề tài này đƣợc thử nghiệm với 3 phƣơng pháp: - Hấp: sử dụng nồi áp suất. - Nấu: dùng bếp gas. - Xay: dùng máy xay sinh tố. 2.1.5 Những nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình trích ly Quá trình trích ly hoạt chất hòa tan chụi ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố. Ngoài 3 yếu tố cơ bản: quy trình công nghệ ứng dụng trong trích ly, thiết bị sản xuất và quản lý, còn có yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình trích ly, đó là: loại dung môi, nồng độ dung môi, nhiệt độ trích ly, kích thƣớc vật liệu dùng trong trích ly, tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi, thời gian trích ly. Khi nghiên cứu về một quá trình trích ly nguyên liệu, bắt buộc phải quan tâm tới những yếu tố kể trên, kết quả nghiên cứu sẽ cho phép xác định đƣợc các thông số của qui trình công nghệ trích ly. 7 2.1.5.1 Loại dung môi Quá trình hình thành một dung dịch tùy thuộc vào đặc tính của chất tan và dung môi. Để hình thành một dung dịch, trƣớc hết phải có sự phá vỡ các đầu mối liên kết nội trong hợp chất tan và trong dung môi, để từ đó có thể hình thành dây liên kết mới giữa chất tan và dung môi. Chính vì thế, dung môi có thể sử dụng để trích ly một chất tan hoặc một nhóm chất tan nào đó ra khỏi nguyên liệu, là phải phù hợp với bản chất của chất mà ta muốn trích ly, phù hợp với mức độ phân cực của chất muốn trích ly. Hay nói cách khác, dung môi khác nhau có hiệu suất trích ly (HSTL) khác nhau. HSTL phản ánh hiệu quả của một quá trình trích ly. Quá trình công nghệ trích ly tốt nhất là quá trình trích ly có HSTL cao nhất. Trong đề tài này sử dụng toàn bộ dung môi là nƣớc vì rẻ tiền, không độc, không dễ cháy. Mặt khác, nƣớc là loại dung môi có khả năng hòa tan tốt. 2.1.5.2 Nồng độ dung môi chiết suất Thực chất quá trình trích ly là quá trình khuếch tán. Vì vậy sự chêch lệch nồng độ giữa hai pha cũng ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình trích ly. Khi sử dụng dung môi có nồng độ quá thấp HSTL thấp do quá trình trích ly hoạt chất hòa tan không triệt để, sản phẩm giảm thành phần các chất hòa tan, chi phí tăng, tốn nhiệt. Nồng độ dung môi dùng trong quá trình trích ly cao thì lƣợng chất trích ly tăng, thời gian trích ly giảm nhƣng làm tăng chi phí, lƣợng dung môi dƣ thừa. Mặt khác, sử dụng dung môi nồng độ quá cao có thể gây biến đổi các chất làm ảnh hƣởng xấu đến sản phẩm. Vì thế, việc xác định nồng độ dung môi sử dụng trong quá trình trích ly là yếu tố quan trọng cần xác định để đảm bảo HSTL và hiệu quả kinh tế của quá trình. 2.1.5.3 Kích thƣớc vật liệu Với các loại nguyên liệu rắn, cần tăng diện tích tiếp xúc giữa chúng và dung môi. Điều này đƣợc thực hiện bằng cách nghiền nhỏ, thái nhỏ, băm nhỏ vật liệu. Nó còn làm phá vỡ cấu trúc tế bào, thúc đẩy quá trình tiếp xúc triệt để giữa dung môi và vật liệu. Kích thƣớc càng nhỏ thì quá trình trích ly càng dễ, HSTL càng cao. Tuy nhiên chi phí máy móc để xay nhỏ vật liệu rất cao, không thích hợp trong sản xuất, hơn nữa nếu quá mịn sẽ bị lắng động lên lớp nguyên liệu, tắc ống mao dẫn hoặc bị dòng dung môi 8 cuốn vào mitxen làm cho dung dịch có nhiều cặn, làm phức tạp quá trình xử lý tiếp theo. (Huỳnh Thị Diễm Châu, 2005) Kích thƣớc vật liệu quá lớn thì dung môi không đi vào nội phân tử, do diện tích tiếp xúc giữa dung môi và vật liệu nhỏ nên gây sự hao hụt lớn về lƣợng chất trích ly gây ảnh hƣởng lớn đến HSTL. Việc xác định kích thƣớc vật liệu có ảnh hƣởng lớn đến HSTL. Việc lựa chọn kích cỡ vật liệu trong quá trình trích ly rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất, dễ áp dụng trong sản xuất thực tế. 2.1.5.4 Nhiệt độ trích ly Nhiệt độ có tác dụng tăng tốc độ khuếch tán và giảm độ nhớt, phân tử chất hòa tan chuyển động dễ dàng khi khuếch tán giữa các phân tử dung môi. Tuy nhiên nhiệt độ là một yếu tố giới hạn. Nhiệt độ quá thấp thì thời gian trích ly dài gây ảnh hƣởng đến chi phí và lao động, ảnh hƣởng đến HSTL. Nhiệt độ quá cao thì sản phẩm cháy khét, các chất hòa tan bị biến đổi do xảy ra các phản ứng không cần thiết, ảnh hƣởng lớn đến sản phẩm, chi phí cao cho phần cung cấp nhiệt. Nên cần xác định nhiệt độ sử dụng trong qui trình trích ly để đảm bảo sản phẩm đạt hiểu quả về mặt chất lƣợng và kinh tế. 2.1.5.5 Tỷ lệ giữa nguyên liệu và dung môi dùng trong trích ly Nếu tỷ lệ giữa dung môi và nguyên liệu càng nhỏ thì quá trình trích ly xảy ra không triệt để, giảm HSTL. Nếu tỷ lệ này quá lớn gây hao tổn dung môi, làm tăng chi phí vì HSTL sẽ đạt cao nhất ở một tỷ lệ nào đó nhất định và không thể tăng hơn nữa. Vì vậy, khi tiến hành trích chất tan nào đó từ nguyên liệu, chúng ta phải cân nhắc giữa chi phí tổn thất cho dung môi và hiệu suất thu đƣợc để đạt lợi nhuận cao. Đây cũng là một giới hạn của quá trình trích ly. 2.1.5.6 Thời gian trích ly Khi thời gian tăng lên, lƣợng chất khuếch tán tăng. Tuy nhiên, thời gian phải có giới hạn, khi đã đạt đƣợc mức độ trích ly cao nhất, nếu kéo dài thời gian sẽ không mang lại hiệu quả kinh tế. (Kitrigin,1981) 9 2.2 Vài nét về các loại rau có nhiều sắt 2.2.1 Cây rau ngót 2.2.1.1 Tên gọi Tên khoa học: Sauropus androgynus (L.) Merrill. Tên đồng nghĩa : Ctutia androgyna L. (1767); Sauropus albicans Blume (1825); S. sumatranus Miq. (1860). Thuộc họ thầu dầu: Euphorbiaceae. Tên gọi khác: Bồ ngót, Bù ngót. 2.2.1.2 Nguồn gốc và các thành phần có trong rau ngót Đến nay vẫn chƣa biết rõ về nguồn gốc của Rau ngót dù rằng nó đƣợc trồng khắp nơi từ Ấn Độ, Xri Lanka, miền nam Trung Quốc, các nƣớc Đông Dƣơng và hầu nhƣ khắp vùng Đông Nam Á. Cũng trong khu vực này, đôi khi có thể gặp rau ngót ở trạng thái hoang dại. Rau ngót là loại rau có giá trị dinh dƣỡng cao với hàm lƣợng protein trong lá cao hơn hầu hết các loại rau xanh khác. Cứ 100 g phần ăn đƣợc chứa khoảng 79,8 g nƣớc, 7,6 g protein, 1,8 g chất béo, 6,9 g carbonhydrate, 1,9 g chất xơ, 2g tro, 10.000 IU vitamin A, 0.23 mg vitamin B1, 0,15 mg vitamin B2, 136 mg vitamin C, 234 mg Ca, 64 mg P, 3,1 mg Fe. Năng lƣợng đạt khoảng 310kJ/100g. (Lã Đình Hỡi và Dƣơng Đức Huyến, 1999). 2.2.2 Cây rau muống 2.2.2.1 Tên gọi Tên khoa học: Ipomoea aquatica Forsskal. Thuộc họ khoai lang: Convolvulaceae. 2.2.2.2 Nguồn gốc và các thành phần có trong rau muống Cây rau muống có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Á (có thể cả Ấn Độ), khu vực Nam và Đông Nam Á, Hồng Kông, Đài Loan và miền nam Trung Quốc. Rau muống mới đƣợc gây trồng nhiều và đƣợc coi là loại rau quan trọng. Phần ăn đƣợc ở Rau muống chủ yếu là lá và ngọn non. Thành phần dinh dƣỡng của lá và ngọn non khá cao. Trong 100g lá và ngọn Rau muống chứ khoảng 90,2 g nƣớc, 3,0 g protein, 0,3 g chất béo, 5,0 g carbohydrate, 1,0 g chất xơ, 1,6 g tro, 81 mg Ca, 52 mg Mg, 3,3 mg Fe, 4000-10000 IU provitamin A, 30-130 mg vitamin C. Năng lƣợng đạt 134kJ/100g. 10 Trong y học dân gian nƣớc ta, Rau muống đƣợc coi nhƣ một loại rau làm mất hoặc giảm tác dụng của nhiều thuốc khác nên đƣợc dùng để giải các chất độc. (Lã Đình Hỡi và Dƣơng Đức Huyến, 1999) 2.2.3 Cây rau rút 2.2.3.1 Tên gọi Tên khoa học: Neptunia oleracea Lour. Tên đồng nghĩa: Neptunia prostrata (Lamk) Baillon (1883); N. natans (L.f.) Druce (1971). Thuộc họ đậu: Fabaceae, Leguminosae. Tên khác: Rau nhút. 2.2.3.2 Nguồn gốc và các thành phần có trong rau rút Cây Rau rút phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới trên cả 2 phía Bắc và Nam xích đạo. Nguồn gốc chính xác của loài Rau rút trong tự nhiên hiện vẫn chƣa đƣợc biết đầy đủ. Có thể gặp Rau rút mọc dại hoặc đƣợc gây trồng ở khắp các địa phƣơng thuộc khu vực Đông Nam Á. Cứ 100 g phần ăn đƣợc của Rau rút có khoảng: 89,4 g nƣớc, 6,4 g protein, 0,4 g chất béo, 0,8 g carbohydrate, 1,8 g chất xơ, 1,2 g tro, 387 mg Ca, 7 mg P, 5,3 mg Fe, 5155 IU vitamin A, 0,12 mg vitamin B1, 0,14 mg vitamin B2, 3,2 mg vitamin B6 và 1,8 mg vitamin C. Năng lƣợng đạt khoảng 134kJ/100g. (Lã Đình Hỡi và Dƣơng Đức Huyến, 1999) 2.3 Fe 2.3.1 Giới thiệu về sắt 2.3.1.1 Cấu tạo nguyên tử sắt Sắt là nguyên tố thuộc phân nhóm phụ nhóm VIII, nguyên tử sắt có 26 electron đƣợc phân bố thành 4 lớp. Từ trong ra ngoài, lớp thứ nhất có 2e, lớp thứ hai có 8e, lớp thứ ba 14e và lớp tƣ 2e. Cấu hình electron của sắt có thể viết gọn là 3d6 4s2. 2.3.1.2 Tính chất vật lý Sắt nguyên chất là kim loại có màu trắng hơi xám, dẻo, dễ rèn, nóng chảy ở 1540 oC. Sắt là kim loại nặng, dẫn điện và nhiệt tốt, có tính nhiễm từ. 2.3.1.3 Tính chất hóa học Khi tham gia phản ứng hóa học, nguyên tử sắt có thể nhƣờng 2e ở phân lớp 4s hoặc nhƣờng thêm một số e ở phân lớp 3d chƣa bão hòa (thƣờng là 1e). Tính chất hóa 11 học cơ bản của sắt là tính khử và nguyên tử sắt có thể bị oxy hóa thành ion Fe2+ hoặc Fe 3+, tùy thuộc vào chất oxy hóa đã tác dụng với sắt. Hợp chất Fe (II): khi tác dụng với chất oxy hóa, ion Fe2+ có khả năng cho 1electron: Fe 2+ - 1e = Fe 3+ Vậy tính chất hóa học chung của hợp chất Fe(II) là tính khử. Hợp chất Fe (III): hợp chất Fe (III) tác dụng với chất khử, chúng bị khử thành hợp chất Fe (II) hoặc Fe tự do. Ion Fe3+ có khả năng cho 1e hoặc 3e. Fe 3+ + 1e = Fe 2+ Fe 3+ + 3e= Fe Vậy tính chất hóa học chung của hợp chất Fe (III) là tính oxy hóa. 2.3.1.4 Tính chất của Fe2+ Ở nhiệt độ thƣờng, khi có oxy và hơi nƣớc thì Fe2+ nhanh chống bị oxy hóa thành Fe 3+ . 4Fe 2+ + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3 2.3.2 Vai trò của Fe trong cơ thể - Thực hiện chức năng hô hấp: sắt là thành phần cấu tạo nên hemoglobin để vận chuyển oxy về tất cả các cơ quan trong cơ thể. - Tham gia vào quá trình tạo thành myoglobin, một sắc tố hô hấp của cơ, tạo thành đặc tính dự trữ oxygen của cơ. - Sắt dễ oxy hóa khử, nó tham gia cấu trúc nhiều enzyme trong chuỗi men hô hấp của tế bào. 2.3.3 Sự hấp thu Fe vào cơ thể Fe trong thức ăn ở 2 dạng là Fe heme và Fe không heme. Fe heme có tỷ lệ hấp thu cao, từ 20-30%, có nhiều trong thịt, cá và máu. Fe ở dạng không heme hiện diện trong thức ăn loại rau, củ và hạt, Fe loại này có tỷ lệ hấp thu kém hơn. Ngoài ra sự hấp thu Fe còn tùy thuộc vào tình trạng Fe của cơ thể cũng nhƣ sự có mặt của các chất bổ trợ: vitamin C, chất giàu protein và các chất ức chế: hợp chất phytat, tanin trong khẩu phần ăn. 2.3.4 Các loại khẩu phần ăn Khẩu phần có giá trị sinh học thấp (Fe hấp thu khoảng 5%): Lƣợng thịt cá dƣới 30 g hoặc lƣợng vitamin C dƣới 25 mg. 12 Khẩu phần có giá trị sinh học trung bình (Fe hấp thu khoảng 10%): lƣợng thịt, cá từ 30-90 g hoặc 20-75 mg vitamin C. Khẩu phần có giá trị sinh học cao (Fe hấp thu khoảng 15%): có trên 90 g thịt cá hoặc trên 75 mg vitamin C. 2.3.5 Cơ chế hấp thu Fe vào cơ thể Dƣới tác dụng pH acid của dịch vị hay các chất có tính khử cao, Fe có trong thức ăn ở dạng Fe3+ (ferric) đƣợc biến đổi thành Fe2+ (ferrous), đến ruột Fe2+ đƣợc hấp thu ở đoạn tá tràng theo một cơ chế kiểm soát “sự ức chế của màng nhày ruột”. Ở tế bào màng nhày ruột có protein vận tải apoferritin giữ vai trò kiểm soát việc hấp thu Fe ở động vật non. Tại đây, ion Fe2+ biến đổi thành ion Fe3+ và liên kết với apoferritin tạo thành ferritin, khả năng liên kết của apoferritin với Fe cũng có giới hạn, khi bão hòa thì apoferritin không thể tiếp nhận thêm Fe đƣợc nữa. Ferritin trong tế bào màng nhày ruột lại tách ra Fe3+ tự do và đi vào hệ thống mao dẫn tĩnh mạch. Trong tĩnh mạch, Fe 3+ lại biến đổi thành Fe2+ cùng với Fe2+ đƣợc hấp thu trực tiếp vào sẽ liên kết transferrin của huyết tƣơng. Mỗi phân tử transferrin có thể liên kết với 2 phân tử Fe để mang Fe đến dự trữ ở tủy xƣơng , gan, và lách (Nguyễn Phƣớc Nhuận và ctv, 2002). 2.3.6 Ảnh hƣởng của bệnh thiếu máu do thiếu Fe Ngƣời bị thiếu máu thƣờng có biểu hiện là da xanh, niêm mạc nhợt nhạt và nó gây ra các hậu quả đáng chú ý: - Ở mức độ vừa phải, thiếu máu ảnh hƣởng đến các hoạt động cần tiêu hao năng lƣợng, làm giảm khả năng lao động và năng suất ở ngƣời trƣởng thành. - Ở mức độ nặng, thiếu máu do bất kỳ nguyên nhân nào cũng gây nên thiếu oxy ở mô và trụy tim gây tử vong ở phụ nữ và trẻ em. Với các bà mẹ thiếu máu làm tăng nguy cơ đẻ non, tăng tỷ lệ mắc bệnh của mẹ và con. Bên cạnh những hậu quả chính là thiếu máu, nhiều loại men và chức phận tế bào có phụ thuộc với Fe cũng bị ảnh hƣởng: - Rối loạn thần kinh, tâm lý: thiếu Fe có ảnh hƣởng đến hành vi của trẻ em, làm cho trẻ kém chú ý, kém tập trung dễ bị kích động và kết quả học tập thƣờng sút giảm đi. - Tăng hấp thu các kim loại nặng: do chức phận bù trừ của thiếu Fe, cơ thể sẽ tăng hấp thu các kim loại nặng. 13 - Ảnh hƣởng tới miễn dịch: thiếu Fe làm tăng độ nhạy cảm đối với các nhiễm khuẩn đƣờng hô hấp và tiêu hóa. 2.3.7 Hậu quả của việc dƣ thừa Fe trong cơ thể Hàm lƣợng Fe trong máu cao dẫn đến cơ thể chúng ta bị thừa Fe làm cho máu lƣu thông khó khăn hơn, nhiệt độ cơ thể tăng cao, năng lƣợng tiêu hao nhiều hơn, quá trình tăng hàm lƣợng Fe liên tục dẫn đến cơ thể phải bằng cách tăng thêm lƣợng oxy vận chuyển và thải ra ngoài, mà hàm lƣợng oxy trong không khí là cố định nên làm ta nhanh mệt hơn, khó thở. 2.3.8 Nhu cầu Fe trong cơ thể Trong cơ thể ngƣời Fe chỉ chiếm 0,005% trọng lƣợng, đƣợc giữ 75% trong Hb và phần còn lại đƣợc dự trữ trong tủy xƣơng. Hằng ngày tủy xƣơng sử dụng khoảng 30 mg Fe để tạo hồng cầu. Phần Fe để tạo hồng cầu này đƣợc lấy từ 3 nguồn: Fe đƣợc phóng thích từ quá trình tan máu sinh lý (nguồn chính), sử dụng nguồn Fe dự trữ và Fe đƣợc đƣa từ bên ngoài vào. 2.3.9 Sự mất Fe trong cơ thể Fe trong cơ thể đƣợc chuyển hóa gần nhƣ khép kín nhƣng hằng ngày vẫn có một lƣợng nhỏ bị mất đi theo nhiều con đƣờng khác nhau. Ở nam giới mất khoảng 0,9 mg Fe mỗi ngày và ở nữ giới là 0,8 mg, riêng phụ nữ ở tuổi sinh đẻ thì lƣợng Fe mất đi dao động quá nhiều, trung bình mỗi ngày 1,25 mg và có khoảng 2,5% ngƣời cao hơn 2,4 mg (Hà Duy Khôi, 1996). 14 2.3.10 Tính toán lƣợng Fe cần bổ sung vào khẩu phần ăn Theo nhu cầu dinh dƣỡng khuyến nghị cho ngƣời Việt Nam của Bộ Y Tế thì lƣợng Fe cần bổ sung hằng ngày tùy thuộc lứa tuổi của các đối tƣợng. Bảng 2.1: Nhu cầu Fe khuyến nghị cho ngƣời Việt Nam Lứa tuổi (năm) Năng lƣợng (Kcal) Fe(mg)/ngày Trẻ em 3-<6 tháng 6-12 tháng 1-3 4-6 7-9 620 820 1300 1600 1800 2200 2500 2700 2100 2200 2300 10 11 6 7 12 Nam thiếu niên 10-12 13-15 16-18 12 18 11 Nữ thiếu niên 10-12 13-15 16-18 12 20 24 Ngƣời trƣởng thành Lao động Nhẹ Vừa Nặng Nam 18-30 30-60 >60 2300 2200 1900 2700 2700 2200 3200 3200 2600 11 11 11 Nữ 18-30 30-60 >60 2200 2100 1800 2300 2200 2500 24 24 9 Phụ nữ có thai (6 tháng cuối) Phụ nữ cho con bú (6 tháng đầu) +350 +550 30 24 (Theo bảng dinh dƣỡng khuyến nghị cho ngƣời Việt Nam, Bộ Y Tế 1996) Dựa vào bảng trên ta thấy đối tƣợng có nguy cơ bị thiếu máu do thiếu Fe cao là phụ nữ từ 16-60 tuổi với nhu cầu Fe hằng ngày khoảng 24mg. 15 2.3.11 Các biện pháp phòng chống thiếu máu dinh dƣỡng  Bổ sung bằng viên Fe: ƣu điểm của biện pháp này là cải thiện nhanh tình trạng thiếu máu cho các đối tƣợng bị đe dọa nhƣng việc uống viên Fe có tác dụng phụ là khó chịu ở thƣợng vị, buồn nôn, nôn, táo bón.  Cải thiện chế độ ăn: cần cung cấp các thực phẩm giàu năng lƣợng và giàu Fe, ăn nhiều các chất làm tăng hấp thu Fe nhƣ vitamin C và hạn chế các chất ngăn cản hấp thu Fe (tannin, acid phytic).  Giám sát các bệnh nhiễm khuẩn, nhiễm virus và ký sinh trùng: định kỳ tẩy giun sán.  Tăng cƣờng Fe cho một số loại thức ăn: Đây là một hƣớng kỹ thuật khó nhƣng đang đƣợc thăm dò ở nhiều nƣớc. Thụy Điển và Hoa Kỳ đã thành công trong việc tăng cƣờng Fe trong bột mì và làm giảm đáng kể bệnh thiếu máu ở các nƣớc này (Hà Duy Khôi, 1996). Các thực phẩm đƣợc thử nghiệm để tăng cƣờng Fe là bột mì làm bánh, bột lƣơng thực, gạo, muối, đƣờng, gia vị, sữa, thức ăn trẻ em, thức ăn chế biến (Đại Học Y Dƣợc, 1996). Vấn đề đặt ra là việc bổ sung Fe phải đảm bảo hoạt tính sinh học của Fe mà không gây mùi khó chịu cho thực phẩm. 2.4 Sấy 2.4.1 Định nghĩa Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bằng phƣơng pháp bay hơi (Hoàng Văn Chƣớc, 2004). Quá trình sấy các vật ẩm sẽ bị chi phối bởi các dạng liên kết ẩm trong vật, vì vậy một vấn đề quan trọng là phải xác định các dạng tồn tại và các hình thức liên kết giữa ẩm với vật khô. 2.4.2 Các dạng liên kết ẩm trong vật liệu ẩm 2.4.2.1 Liên kết hóa học Nƣớc liên kết rất bền với vật liệu khô, trong đó nƣớc trở thành một bộ phận trong thành phần hóa học của vật ẩm, chỉ có thể tách ra bằng phản ứng hóa học và phải nung nóng đến nhiệt độ cao (Hoàng Văn Chƣớc, 2004). 2.4.2.2 Liên kết hóa lý - Liên kết hấp thụ: là nƣớc liên kết với vật liệu ẩm dạng keo. Do vật keo có cấu tạo dạng hạt nên bề mặt bên trong rất lớn, ẩm sẽ xâm nhập vào vật theo các bề mặt tự do này tạo thành liên kết hấp thụ giữa nƣớc và bề mặt. 16 - Liên kết thẩm thấu: là liên kết giữa nƣớc với vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào (Hoàng Văn Chƣớc, 2004). 2.4.2.3 Liên kết cơ lý - Liên kết cấu trúc: là liên kết giữa nƣớc và vật liệu hình thành trong quá trình hình thành vật. - Liên kết mao dẫn: nƣớc có trong những lỗ mao quản của những vật cấu tạo dạng sợi. Rất khó tách nƣớc tự do trong những ống mao dẫn, những lỗ và khe hở có kích thƣớc nhỏ 1-5 μm. - Liên kết dính ƣớt: là lớp nƣớc dính sát bề mặt cơ, mô của nguyên liệu rất dễ tách bằng các lực cơ lý (sấy, phơi, ép) trong điều kiện thƣờng. Hình 2.2: Tủ sấy Memmert 2.5 Sấy thăng hoa 2.5.1. Nguyên lý chung Phƣơng pháp sấy thăng hoa do kỹ sƣ G. I. Lappa – Stajenhexki phát minh năm 1921. Là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách thăng hoa, nghĩa là chuyển ẩm thẳng từ pha rắn sang pha hơi, không qua trạng thái lỏng. Để sấy vật liệu bằng cách đó cần thiết phải tạo đƣợc hiệu số nhiệt độ lớn giữa vật liệu và nguồn bên ngoài, muốn vậy phải sấy vật liệu ở trạng thái đông rắn ở độ chân không cao 0,1 – 1,0 mmHg, ở áp 17 suất này có thể sấy ở nhiệt độ 0oC, nƣớc khi đó sẽ ở trạng thái nƣớc đá. Ở áp suất nhất định nhiệt độ thăng hoa của vật liệu là không đổi. Khi áp suất tăng thì nhiệt độ thăng hoa cũng tăng. Trong quá trình thăng hoa nhiệt lƣợng để bay hơi ẩm khoảng 672 – 677 Kcalo/kg (nhiệt độ từ -100 đến 0oC). Nhƣ vậy sấy thăng hoa thực hiện ở điều kiện áp suất và nhiệt độ thấp. Chế độ làm việc (nhiệt độ và áp suất) thấp hơn điểm ba thể của nƣớc. Hình 2.3 : Biểu diễn đồ thị chuyển pha của nƣớc trên tọa độ p – t . Điểm O gọi là điểm ba thể, ở đó nƣớc tồn tại đồng thời ba thể: thể rắn, thể lỏng và thể hơi. Nhiệt độ và áp suất của điểm ba thể O tƣơng ứng: t = 0,0098oC và áp suất p = 4,58 mmHg. Trên đồ thị hình 2.3 đƣờng BO biểu diễn ranh giới giữa pha rắn và pha hơi. Tƣơng tự nhƣ vậy đƣờng OA là ranh giới giữa pha rắn